Post on 03-Nov-2018
Tom GalléJulien FarlinMichael BayerleDenis PittoisViola Huck
Validation d’une analyse de risque du lessivage
de substances phyto par des campagnes
d’échantillonnage passif dans différents
contextes hydrogéologiques
Un train peut en cacher un autre
POLLUTION À GRANDE ÉCHELLE
2
• 45’000 m3/jour impactés par des contaminations de PT >100 ng/L
• 37 % de l’eau potable au Luxembourg• Principale cause: Metazachlor-ESA• Issu d’un traitement d’une culture pourtant
minoritaire (colza 10 % surface arable)• Utilisation quasi monopolistique du metazachlor
comme herbicide à large gamme • Interdiction en zone de protection d’eau potable
Ordre pesticides colza Dose totale
[kg]
Dose
moyenne
[g/ha]
Metazachlor 3550 801
Boscalid 790 178
Napropamide 740 167
Quinmerac 735 166
Glyphosate 700 158
Huiles De Plantes/Essence
De Colza 515 116
Mepiquat 450 102
Produits phytopharmaceutiques (métabolites)
Produits phytopharmaceutiques (métabolites)
Produits phytopharmaceutiques (métabolites) + nitrates
Screening de toutes les substances actives
autorisées avec le modèle PEARL
MODÉLISATION
4
Paramètres hyrauliques HYPRES coarse soil
Données météorologiques Station Findel (2001-2010)
Precipitations moyennes [mm] 830
Recharge moyenne [mm] 310
Matière organique [%] 1.7 (0-30 cm) 0.9 (30-60 cm) 0.2 (60-100 cm)
ET réelle moyenne [mm] 520
Fréquence des applications Annuel-quadriennal
Application annuelle
Application quadriennalle
Validation sur les suspects usuels
LES DONNÉES D’ENTRÉE
5
Substance active Dose [g/ha] Concentration lessivage [ng/l]
SER ASTA max. SER quadriennal ASTA quadriennal
Terbuthylazine 341 750 90 190
Bentazone 154 800 0 10
Sulcotrione 106 450 30 140
Mesotrione 24 150 30 210
Nicosulfuron - 45 - 100
Les petits nouveaux à observer
LA LISTE DES SUBSTANCES À RISQUE
6
Substance mère Produit de transformation Concentration
lessivage
[ng/L]
Worst case
scenario
Culture Observé
Chlorothalonil 2-amido-3,5,6-trichlo-4-cyanobenzenesulphonic acid 10990 Blé X
Flufenacet FOE Sulphonic acid 10250 Mais X
Terbuthylazin Hydroxy-Terbuthylazine 8790 Mais X
Chlorothalonil 4-hydroxy-2,5,6-trichloroisophtalonitrile 7480 Blé X
Pethoxamid
N-(2-Ethoxyethyl)-N-(2-Methyl-1-Phenyl-1-Propenyl)-2-
Sulfoacetamid 6770 Mais X
Pethoxamid
N-(2-Ethoxyethyl)-N-(2-Methyl-1-Phenyl-1-Propenyl)-2-
Sulfoacetamid 4230 Blé X
Dimethenamid-P Dimethenamid-Sulfonate 4190 Mais X
Sulcotrion 2-Chloro-4-Methylsulfonyl-Benzoic acid 4050 Mais
Quinmerac 3-Hydroxymethyl-7-Chloro-Quinoline-8-Carboxylic acid 1860 Colza X
Terbuthylazin Desethyl-Terbuthylazin 1440 Mais X
Dimethenamid-P Oxalamid 1410 Mais
Fourniture des standards par la European Crop Protection Association (ECPA)
Be
nta
zo
ne
Me
taza
ch
lor
ES
A
Me
taza
ch
lor
OX
A
Me
tola
ch
lor
ES
A
Me
tola
ch
lor
OX
A
Ch
loro
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il-T
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e
A.-
de
se
thyl
Iso
pro
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n
Me
taza
ch
lor
Te
rbu
thyla
zin
e
T.-
2-h
yd
rox
y
T.-
de
se
thyl
Te
rbu
tryn
Anzahl Positive 4 5 1 12 1 8 11 20 1 1 1 2 1 1
Prozentsatz 22 28 6 67 6 44 35 65 3 3 3 6 3 3
Weissbaach <5 61 <10 123 <10 13 <5 <10 <5 <5 <5 <5 <5 <5
Bourlach1 14 <25 <10 61 <10 <10 <5 <10 <5 <5 <5 <5 <5 <5
Bourlach2 25 <25 <10 54 <10 <10 <5 <10 <5 <5 <5 <5 <5 <5
PCC-Prettingen 19 <25 <10 28 <10 <10 <5 <10 <5 <5 <5 <5 <5 <5
Girst <5 <25 <10 <10 <10 <10 9 30 <5 <5 <5 <5 <5 <5
Lavoir-Biwer 21 <25 <10 <10 <10 <10 <5 <10 <5 <5 <5 <5 <5 <5
Willibrordus-Quelle <5 <25 <10 163 <10 20 <5 <10 <5 <5 <5 <5 <5 <5
RS-Boursdorf <5 <25 <10 11 <10 <10 5 42 <5 <5 <5 <5 <5 <5
Kuelemeeschter <5 35 <10 53 <10 11 19 21 <5 <5 <5 <5 6 <5
Bei-Schrodeschweiher <5 <25 <10 <10 <10 11 <5 <10 <5 <5 <5 <5 <5 <5
Puits-Pratz <5 974 <10 92 <10 19 6 74 <5 <5 <5 <5 <5 <5
RS-Mertzig1 <5 71 <10 59 <10 <10 <5 36 <5 <5 <5 <5 <5 <5
Source-Hanseschlaff <5 <25 <10 322 30 <10 <5 <10 <5 <5 <5 <5 <5 <5
Scheierbur <5 <25 <10 <10 <10 43 11 55 <5 <5 <5 <5 <5 <5
Terrain-de-sports <5 <25 <10 <10 <10 <10 <5 27 <5 <5 <5 <5 <5 <5
A-Bedingen1 <5 69 23 13 <10 12 <5 <10 6 <5 6 5 <5 9
Lavoir-Fingig <5 <25 <10 21 <10 14 <5 <10 <5 6 <5 10 <5 <5
Détections
SCREENING EAUX SOUTERRAINES
7
Temps de residence Grès de Luxembourg
Bassin versant
Taille
Part
Luxembourg
Hydro-
géologie
Sols Comportement
hydro-géologique
attendu
Mamer
84 km2
100 %
Grès de
Luxembourg,
Marnes et
calcaires de
Strassen, Lias
moyen
Sols bruns (lessivés)
sableux ou sablo-limoneux
Sols bruns lessivés argileux
Dominante eaux
souterraines, écoulement
de surface du bassin
supérieur (marnes)
Eisch
164 km2
70 %
Grès de
Luxembourg,
Marnes et
calcaires de
Strassen, Lias
moyen
Sols bruns (lessivés)
sableux ou sablo-limoneux
Sols bruns lessivés argileux
Dominante eaux
souterraines, écoulement
de surface mineur
Attert
314 km2
79 %
Keuper moyen,
Grès bigarré,
Schistes, Grès de
Luxembourg;
Sols bruns argileux (lourds)
Sols bruns limoneux-
caillouteux/argileux
Ecoulement de surface
dominant
Wark
77 km2
100 %
Grès bigarré,
Schistes &
Quarzites
Sols bruns limono-
caillouteux
Ecoulement de surface et
intermédiaire
Sélection des bassins versants
SCREENING EAUX DE SURFACE
8
Propriétés utilisation des sols
SCREENING EAUX DE SURFACE
9
Wark Attert Eisch Mamer
0
20
40
60
80
100
Part
surf
ace a
rab
le [%
]
Autres
Colza
Mais
Céréales d'été
Céréales d'hiver
Cultures 2015
Evolution Terbuthylazine
SCREENING EAUX DE SURFACE
10
1
10
100
1000
1
10
100
1000
1
10
100
1000
1
10
100
1000
01/05/2017 01/07/2017 01/09/2017 01/11/2017
0
5
10
15
20
25
30
35
Dis
ch
arg
e [m
3/s
]
Attert
Load period 1: 1034 g
Load period 2: 75 g
Load/surface: 35 mg/ha
Load/arable: 173 mg/ha
Load/maize: 478 mg/ha
01/05/2017 01/07/2017 01/09/2017 01/11/2017
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Load period 1: 475 g
Load period 2: 100 g
Load/surface: 35 mg/ha
Load/arable: 235 mg/ha
Load/maize: 782 mg/ha
Eisch
TW
A [n
g/L
] T
WA
[n
g/L
]
01/05/2017 01/07/2017 01/09/2017 01/11/2017
0
2
4
6
8
10
12
14
Load period 1: 342 g
Load period 2: 50 g
Load/surface: 47 mg/ha
Load/arable: 199 mg/ha
Load/maize: 690 mg/ha
Dis
ch
arg
e [m
3/s
]
Mamer
01/05/2017 01/07/2017 01/09/2017 01/11/2017
0
1
2
3
4
5
6
7
Load period 1: 559 g
Load period 2: 17 g
Load/surface: 75 mg/ha
Load/arable: 286 mg/ha
Load/maize: 1139 mg/ha
Wark
Terbuthylazine
Evolution Flufenacet
SCREENING EAUX DE SURFACE
11
1
10
100
1000
1
10
100
1000
1
10
100
1000
1
10
100
1000
01/05/2017 01/07/2017 01/09/2017 01/11/2017
0
5
10
15
20
25
30
35 Attert
TW
A [n
g/L
] T
WA
[n
g/L
]
Dis
ch
arg
e [m
3/s
]
Load period 1: 295 g
Load period 2: 218 g
Load/surface: 16 mg/ha
Load/arable: 80 mg/ha
Load/maize: 127 mg/ha
Load/cereals: 74 mg/ha
Dis
ch
arg
e [m
3/s
]
Flufenacet
01/05/2017 01/07/2017 01/09/2017 01/11/2017
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Load period 1: 65 g
Load period 2: 150 g
Load/surface: 13 mg/ha
Load/arable: 88 mg/ha
Load/maize: 88 mg/ha
Load/cereals: 128 mg/ha
Eisch
01/05/2017 01/07/2017 01/09/2017 01/11/2017
0
2
4
6
8
10
12
14
Load period 1: 31 g
Load period 2: 33 g
Load/surface: 8 mg/ha
Load/arable: 33 mg/ha
Load/maize: 54 mg/ha
Load/cereals: 34 mg/ha
Mamer
01/05/2017 01/07/2017 01/09/2017 01/11/2017
0
1
2
3
4
5
6
7
Load period 1: 229 g
Load period 2: 16 g
Load/surface: 32 mg/ha
Load/arable: 122 mg/ha
Load/maize: 432 mg/ha
Load/cereals: 17 mg/ha
Wark
Charges spécifiques par surface
SCREENING EAUX DE SURFACE
12
Nicosulfuron
Tembotrione
Propyzamide
MCPP
Tebuconazole
Foramsulfuron
Metazachlor OXA
Bentazone
Metolachlor OXA
Atrazine
Metaldehyde
Flufenacet ESA
Isoproturon
Dimethenamid ESA
Terbuthylazine-desethyl
R417888-Chlorothalonil-M2
Pethoxamid
Atrazine-desethyl
Terbuthylazine-2-hydroxy
Flufenacet
Dimethenamid
MCPA
Metolachlor ESA
Terbuthylazine
Metazachlor ESA
1 10 100 1000
Load per arable surface [mg/ha]
Attert total load
Charges spécifiques par surface
13
R417888-Chlorothalonil-M2
Dimethenamid
Atrazine
Flufenacet ESA
Atrazine-desethyl
Sulcotrione
MCPP
Terbuthylazine-desethyl
Metazachlor OXA
Metaldehyde
Dimethenamid ESA
Terbuthylazine-2-hydroxy
Metolachlor ESA
Flufenacet
MCPA
Terbuthylazine
Metazachlor ESA
1 10 100 1000
Load per arable surface [mg/ha]
Wark total load
SCREENING EAUX DE SURFACE
Charges spécifiques par surface
SCREENING EAUX DE SURFACE
14
MesotrioneForamsulfuron
Atrazine-2-hydroxyThiacloprid
TebuconazoleFlurtamone
Atrazine-desethylSulcotrione
Terbuthylazine-desethyl360712-Dimethenamid-Metab.
NicosulfuronMetolachlor OXA
AtrazineDimethenamid OXA
FlufenacetIsoproturonPethoxamid
DimethenamidTerbuthylazine
R417888-Chlorothalonil-M2MCPA
Flufenacet ESADimethenamid ESA
Metolachlor ESATerbuthylazine-2-hydroxy
MCPP507-01-Pethoxamid-Metab.
Metazachlor OXAMetaldehyde
BentazoneMetazachlor ESA
1 10 100 1000
Load per arable surface [mg/ha]
Mamer total load
Charges spécifiques par surface
SCREENING EAUX DE SURFACE
15
ClomazoneProsulfocarb
Dimethenamid OXAForamsulfuron
NicosulfuronProthioconazole-desthio
Sulcotrione360712-Dimethenamid-Metab.
Atrazine-2-hydroxyPethoxamidMetazachlor
AtrazineIsoproturon-desmethyl
MCPAMCPP
Tebuconazole507-01-Pethoxamid-Metab.
Atrazine-desethylTerbuthylazine-desethyl
BentazoneMetolachlor
R417888-Chlorothalonil-M2Flufenacet
PropyzamideDimethenamid ESA
Metazachlor OXATerbuthylazine-2-hydroxy
Flufenacet ESADimethenamid
Metolachlor OXAMetaldehyde
TerbuthylazineMetolachlor ESA
IsoproturonMetazachlor ESA
1 10 100 1000
Load per arable surface [mg/ha]
Eisch total load
Relation substance mère/PT
SCREENING EAUX DE SURFACE
16
Attert Eisch Mamer Wark
0
50
100
150
200
250
300
0.20
0.44
0.28
0.22
0.10
0.26
1.61
Lo
ad
pe
r a
rab
le s
urf
ace
[m
g/h
a]
Terbuthylazine
Terbuthylazine-2-hydroxy
Terbuthylazine-desethyl
0.56
Relation substance mère/PT
SCREENING EAUX DE SURFACE
17
Attert Eisch Mamer Wark
0
50
100
150
200
0.220.36
1.75
0.58
4.92
0.12
3.36
Lo
ad
pe
r a
rab
le s
urf
ace
[m
g/h
a]
Flufenacet
Flufenacet-ESA
Dimethenamid
Dimethenamid-ESA
1.69
Charge spécifique et propriétés substance
SCREENING EAUX DE SURFACE
18
0.00.5
1.0
1.5
2.0
2.5
10
100
1000
1
10
100
1000
12
14
11 13
10
5
79 8
1
4
2
6
Lo
ad
[m
g/h
a]
t 1/2 [d
]log KOC
1 Metazachlor-ESA
2 Bentazone
3 Metaldehyde
4 Metazachlor-OXA
5 Pethoxamid-TP
6 MCPP
7 Terb-2-hydroxy
8 Metolachlor-ESA
9 Dimethenamid-ESA
10 Flufenacet-ESA
11 MCPA
12 Chlorthalonil-TP2
13 Terbuthylazine
14 Dimethenamid
3
Loads Mamer
SCREENING EAUX DE SURFACE
19
0.00.5
1.01.5
2.0
2.5
3.0
10
100
1000
1
10
100
1000
4
1
5
2
6
3
8
7
Lo
ad
[m
g/h
a]
t 1/2 [d
]log KOC
1 Metazachlor-ESA
2 Terbuthylazine
3 MCPA
4 Flufenacet
5 Metlachlor-ESA
6 Terb-2-hydroxy
7 Dimethenamid-ESA
8 Metazachlor-OXA
9 Metaldehyde
9
Loads Wark
Charge spécifique et propriétés substance
Eaux souterraines Eaux de surfaceBentazone 360712-
Dimethenamid-TP
Metazachlor OXA
360712-
Dimethenamid-TP
AMPA Metolachlor
Atrazine Atrazine-2-hydroxy Metolachlor ESA
Atrazine-desethyl Atrazine-desethyl Metolachlor OXA
Dichlorobenzamide Bentazone Metribuzin
Dimethenamid ESA Dimethenamid Napropamide
Flufenacet ESA Dimethenamid ESA Nicosulfuron
Isoproturon-desmethyl Epoxiconazol Pethoxamid
Mesotrione Flufenacet Pethoxamid-TP
Metaldehyde Flufenacet ESA Propyzamide
Metazachlor ESA Flurtamone Prosulfocarb
Metolachlor ESA Foramsulfuron Prothioconazole-
desthio
Pethoxamid-TP Glyphosate Quinmerac
Prothioconazole-
Desthio
Isoproturon R417888-
Chlorothalonil-TP2
Quinmerac-TP Isoproturon-desmethyl Sulcotrione
R417888-
Chlorothalonil-TP2
MCPA Tebuconazole
Terbuthylazine MCPP Terbuthylazine
Terbuthylazine-2-
hydroxy
Mesotrione Terbuthylazine-2-
hydroxy
Terbuthylazine-
desethyl
Metaldehyde Terbuthylazine-
desethyl
Metazachlor Thiacloprid
Metazachlor ESA
Liste des substances à observer
CONLCUSIONS ETUDE
20
• Une analyse des risques du lessivage de pesticides et PT a identifié plusieurs PT combinant dose, t1/2, Koc et fraction produite menant à des transferts potentiels élevés
• Les longs temps de residences du principal aquifère – le Grès de Luxembourg – ne permettent pas de risquer une approche empirique des effets de substitution de pesticides
• Les eaux de surfaces sont de bons indicateurs de la presence de PT dans le futur et peuvent être plausibilisés avec la présence des substances mères
• Les sols sableux ont relachés majoritairement des PT selon les predictions de l’analyse des risques
• Des nuances existent cependant entre les bassins versants d’hydrogéologie similaire qui ne sont pas expliquables sans étude approfondie (p.ex avec des profils longitudinaux)
• Une liste des substances candidates pertinente pour les eaux souterraines et de surface a pu être dressée
Ce projet a été financé par le Ministère du Développement Durable et des Infrastructures (MDDI)
Ce qu’on retient de la campagne
CONLCUSIONS ETUDE
21